प्रवाहकीय अरामिड थकान: कक्षीय टेदर्ड प्रणालियों में प्लाज्मा कोड़ा

15 अक्टूबर को, निम्न पृथ्वी कक्षा में एक बिजली उत्पादन प्रयोग विफल हो गया जब 20 किलोमीटर का एक प्रवाहकीय अरैमिड फाइबर केबल टूट गया। यह मिशन, दो जुड़े उपग्रहों के बीच शक्ति हस्तांतरण का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, मॉड्यूल के अचानक अलग होने के साथ समाप्त हुआ। बाद के विश्लेषण से पता चला कि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ केबल की अंतःक्रिया से प्रेरित एक प्लाज्मा डिस्चार्ज ने एक महत्वपूर्ण बिंदु पर फाइबर को पिघला दिया, जिससे एक व्हिप प्रभाव शुरू हो गया जिसने संरचना के साथ फ्रैक्चर को फैला दिया।

मल्टीफिज़िक्स मॉडलिंग: MSC Adams और Python में व्हिप डायनेमिक्स और थर्मल डिग्रेडेशन 🛰️

विफलता को समझने के लिए, हमारी टीम ने 3D सिमुलेशन वातावरण में परिदृश्य को दोहराया। MSC Adams का उपयोग करके, हमने केबल को विस्कोइलास्टिक गुणों वाले 10,000 लचीले खंडों के एक सेट के रूप में मॉडल किया, जो कक्षीय अंतर तनाव और प्रणाली के घूर्णन के अधीन थे। व्हिप डायनेमिक्स, जो 2 किमी/सेकंड की गति से यात्रा करने वाली शॉक वेव्स द्वारा विशेषता है, को एक लचीले निकाय सॉल्वर के माध्यम से हल किया गया था। समानांतर में, एक पायथन स्क्रिप्ट ने प्लाज्मा डिस्चार्ज को एक स्थानीयकृत थर्मल घटना के रूप में अनुकरण किया, उच्चतम विद्युत क्षेत्र वाले क्षेत्र में 500 kW/m2 का ताप प्रवाह लागू किया। इन आंकड़ों के संयोजन ने उस सटीक बिंदु की पहचान करना संभव बना दिया जहां गर्मी की थकान ने अरैमिड की तन्य शक्ति को पार कर लिया, जिससे विनाशकारी टूटना उत्पन्न हुआ।

ब्रेक पॉइंट का विज़ुअलाइज़ेशन: अंतरिक्ष सामग्री डिज़ाइन के लिए सबक 🔬

ब्लेंडर में अंतिम विज़ुअलाइज़ेशन विफलता को संप्रेषित करने के लिए महत्वपूर्ण था। हमने केबल को एक प्रगतिशील क्षति मानचित्र के साथ रेंडर किया, जहां उच्चतम थकान वाले क्षेत्र गहरे लाल रंगों में दिखाई दिए, पिघलने बिंदु तक। एनीमेशन ने दिखाया कि कैसे प्लाज्मा, एक विद्युत चाप के समान, माइक्रोसेकंड में फाइबर को नष्ट कर देता है, उसके बाद व्हिप ने शेष धागों को फाड़ दिया। यह प्रतिनिधित्व न केवल दुर्घटना का दस्तावेजीकरण करता है, बल्कि भविष्य के डिजाइनों के लिए एक सिमुलेशन प्रोटोकॉल स्थापित करता है: टेदर्ड केबल में प्लाज्मा के खिलाफ बलि की परतें और क्षति अपरिवर्तनीय होने से पहले व्हिप प्रभाव को दबाने के लिए एक सक्रिय भिगोना प्रणाली शामिल होनी चाहिए।

15 अक्टूबर के कक्षीय टेदर्ड सिस्टम की विफलता के संदर्भ में, आप सामग्री के जीवनकाल की भविष्यवाणी करने के लिए प्लाज्मा द्वारा प्रेरित विद्युत आवेशों और प्रवाहकीय अरैमिड केबल की चक्रीय थकान के बीच बातचीत को कम्प्यूटेशनल रूप से कैसे मॉडल करेंगे?

(पीएस: सामग्री की थकान 10 घंटे के सिमुलेशन के बाद आपकी तरह है।)